Hybrid and Cyberphysical Control Systems

Mechatronik, Master (PO-2023)

Modulnummer / ModulcodeWP-ME-MA-25
ModulnameHybrid and Cyberphysical Control Systems
Art des ModulsWahlpflicht
Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele

Studierende können:

  • die besonderen Merkmale des Verhaltens von hybrid-dynamischen sowie cyberphysischen Systemen interpretieren und begründen,
  • den Bezug zu wertekontinuierlichen und ereignisdiskreten sowie vernetzten Systemen herstellen,
  • fundamentale Eigenschaften hybrider und cyberphysischer Systeme analysieren und Schlüsse für die gezielte Systembeeinflussung ziehen,
  • Strategien zur Regelung und Steuerung cyberphysischer Systeme entwerfen und in Matlab implementieren,
  • das geregelte bzw. gesteuerte dynamische Verhalten vernetzter Regelsysteme bewerten und hinterfragen, und sich Urteile zur Eignung verschiedener Methoden für hybride und cyberphysischer Systeme bilden. 
LehrveranstaltungsartenVLmP (3 SWS), Ü (1 SWS)
Lehrinhalte
  • Introduction into hybrid dynamic and cyberphysical
  • systems including applications,
  • Definition and properties of hybrid automata,
  • Switched and switching dynamic systems,
  • Hybrid Petri nets und hybrid statecharts,
  • Stochastic models of hybrid dynamics,
  • Numeric simulation of hybrid systems,
  • Stability of hybrid systems,
  • Computation of reachable sets and formal verification,
  • Design of switching controllers by set-based computations,
  • Optimal control of hybrid systems,
  • Networked control structures,
  • Communication effects in control systems,
  • Control design for cyberphysical systems
Titel der LehrveranstaltungenHybrid and Cyberphysical Control Systems
Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen)Präsenzveranstaltungen im Inverted-Classroom-Format, Selbststudium von Unterlagen und Videos, Lösung von Aufgabenblättern
Verwendbarkeit des ModulsMaster Elektrotechnik
Master Nachhaltige Elektromobilität
Master Mechatronik
Master Berufspädagogik Metall-/Elektrotechnik L4
Master AIDA
Dauer des ModulsEin Semester
Häufigkeit des Angebotesjährlich im Wintersemester
SpracheEnglisch
Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am ModulKenntnisse entsprechend der Inhalte und angestrebten Lernergebnisse der Bachelor-Module „Lineare und nichtlineare Regelungssysteme“ und „Ereignisdiskrete Systeme und Steuerungstheorie“; außerdem ist das Bachelor-Modul „Matlab Grundlagen“ hilfreich
Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul keine
Studentischer Arbeitsaufwand180 h (60 h Präsenz + 120 h Selbststudium)
StudienleistungenStudienleistung S1: Werden vom Dozenten zu Beginn des Semesters festgelegt
Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistungkeine
PrüfungsleistungenKlausur (90 Minuten) oder mündliche Prüfung (30 Minuten)
Anzahl Credits (ECTS)6 cp
LehreinheitElektrotechnik
Modulverantwortliche/rProf. Dr. Olaf Stursberg
LehrendeProf. Dr. Olaf Stursberg und Mitarbeitende
MedienformenSkript, Videos, Übungsaufgaben, Projektion, Tafel, Durchführung der Reglerauslegung am Rechner
Literatur
  • Lunze, F. Lamnabhi-Lagarrigue: Handbook of Hybrid Systems. Cambridge Press, 2009.
  • Matveev, A. Savkin: Qualitative Theory of Hybrid Dynamical Systems, Birkhäuser, 2000.
  • Proceedings of the IEEE: Special Issue on Hybrid Systems, Vol. 88, No. 7, July 2000.
  • D: Hristu-Varsakelis, W.S. Levine: Handbook of Networked and Embedded Control Systems, Birkhäuser, 2005.
  • Alur: Principles of Cyberphysical Systems, The MIT Press, 2015
  • H. Song et al.: Cyber-Physical Systems: Foundations, Principles, and Applications. Elsevier, 2016.